《先進(jìn)制造工藝技術(shù)》PPT課件(PPT 97頁)

1、先進(jìn)制造工藝技術(shù)第1頁，共97頁。機(jī)械制造工藝的基本概念 機(jī)械制造工藝是將各種原材料通過改變其形狀、尺寸、性能或相對位置，使之成為成品或半成品的方法和過程機(jī)械制造工藝流程是由原材料和能源的提供、毛坯和零件成形、機(jī)械加工、材料改性與處理、裝配與包裝、質(zhì)量檢測與控制等多個(gè)工藝環(huán)節(jié)組成第2頁，共97頁。機(jī)械制造工藝的基本概念 按其功能的不同，可將機(jī)械制造工藝分為如下三個(gè)階段：零件毛坯的成形準(zhǔn)備階段，包括原材料切割、焊接、鑄造、鍛壓加工成形等機(jī)械切削加工階段，包括車削、鉆削、銑削、刨削、鏜削、磨削加工等表面改性處理階段，包括熱處理、電鍍、化學(xué)鍍、熱噴涂、涂裝等第3頁，共97頁。先進(jìn)制造工藝的產(chǎn)生和發(fā)展

2、 制造加工精度不斷提高18世紀(jì)，加工第一臺蒸汽機(jī)所用的汽缸鏜床，其加工精度為1 mm19世紀(jì)末，機(jī)械制造精度也僅為0.05mm到了20世紀(jì)50年代末，實(shí)現(xiàn)了m 級的加工精度在最近的一二十年時(shí)間內(nèi)，機(jī)械制造加工精度提高了12個(gè)數(shù)量級，達(dá)到lOnm的精度水平第4頁，共97頁。先進(jìn)制造工藝的產(chǎn)生和發(fā)展 切削加工速度迅速提高在20世紀(jì)前，切削刀具是以碳素鋼作為刀具材料，由于其耐熱溫度低于200，所允許的切削速度不超過lOmmin20世紀(jì)初，出現(xiàn)了高速鋼，其耐熱溫度為500600，可允許的切削速度為3040mmin到了20世紀(jì)30年代，硬質(zhì)合金開始得到使用，刀具的耐熱溫度達(dá)到8001000，切削速度很快

3、提高到每分鐘數(shù)百米隨后，相繼使用了陶瓷刀具、金剛石刀具和立方氮化硼刀具，其耐熱溫度均在1000以上，切削速度可達(dá)每分鐘一千至數(shù)千米 第5頁，共97頁。先進(jìn)制造工藝的產(chǎn)生和發(fā)展 新型工程材料的應(yīng)用推動(dòng)了制造工藝的進(jìn)步和變革超硬材料、超塑材料、高分子材料、復(fù)合材料、工程陶瓷、非晶與微晶合金、功能材料等新型材料的發(fā)展與應(yīng)用，對制造工藝提出了新的挑戰(zhàn) 近幾十年來發(fā)展了一系列特種加工工藝方法，如：電火花加工、電解加工、超聲波加工、電子束加工、離子束加工和激光加工等第6頁，共97頁。先進(jìn)制造工藝的產(chǎn)生和發(fā)展 自動(dòng)化和數(shù)字化工藝裝備的發(fā)展提高了機(jī)械加工的效率由于微電子、計(jì)算機(jī)、自動(dòng)檢測和控制技術(shù)與制造工藝裝

4、備相結(jié)合，使工藝裝備實(shí)現(xiàn)了從單機(jī)到系統(tǒng)、從剛性到柔性、從簡單到復(fù)雜等不同檔次的多種自動(dòng)化轉(zhuǎn)變，使工藝過程的檢測和控制方式和手段發(fā)生了質(zhì)的變化，可以使整個(gè)工藝過程和工藝參數(shù)得到實(shí)時(shí)的優(yōu)化，大大提高了加工制造的效率和質(zhì)量第7頁，共97頁。先進(jìn)制造工藝的產(chǎn)生和發(fā)展 零件毛坯成形在向少無余量發(fā)展零件毛坯成形是機(jī)械制造的第一道工序，有鑄造、鍛造、沖裁、焊接和軋制等常用工藝隨著人們對人類生存資源的節(jié)省和保護(hù)意識的提高，要求零件毛坯成形精度向少、無余量方向發(fā)展，使成形的毛坯接近或達(dá)到零件的最終形狀和尺寸，磨削后即可參與裝配出現(xiàn)了熔模精密鑄造、精密鍛造、精密沖裁、冷溫?cái)D壓、精密焊接和精密切割等新工藝第8頁，共

5、97頁。先進(jìn)制造工藝的產(chǎn)生和發(fā)展 優(yōu)質(zhì)清潔表面工程技術(shù)的形成和發(fā)展表面工程技術(shù)是通過表面涂覆、表面改性、表面加工及表面的復(fù)合處理，來改變零件表面的形態(tài)、化學(xué)成分和組織結(jié)構(gòu)，以獲取與基體材料不同性能要求的一項(xiàng)應(yīng)用技術(shù)近幾十年來，出現(xiàn)了如電刷鍍、化學(xué)鍍、物理氣相沉積、化學(xué)氣象沉積、熱噴涂、化學(xué)熱處理、激光表面處理、離子注入等一系列先進(jìn)表面處理技術(shù)第9頁，共97頁。先進(jìn)制造工藝的特點(diǎn) 優(yōu)質(zhì)以先進(jìn)制造工藝加工制造出的產(chǎn)品質(zhì)量高、性能好、尺寸精確、表面光潔、組織致密、無缺陷雜質(zhì)、使用性能好、使用壽命和可靠性高高效與傳統(tǒng)制造工藝相比，先進(jìn)制造工藝可極大地提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，大大降低了操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度和生產(chǎn)成本

6、低耗先進(jìn)制造工藝可大大節(jié)省原材料消耗，降低能源的消耗，提高了對日益枯竭的自然資源的利用率潔凈應(yīng)用先進(jìn)制造工藝可做到零排放或少排放，生產(chǎn)過程不污染環(huán)境，符合日益增長的環(huán)境保護(hù)要求第10頁，共97頁。超高速加工技術(shù) 第11頁，共97頁。超高速加工技術(shù)的研究背景1931年4月德國切削物理學(xué)家薩洛蒙(Carl Salomon)曾根據(jù)一些實(shí)驗(yàn)曲線，即人們常提及的著名的“薩洛蒙曲線” ，提出了超高速切削的理論Salomon提出的切削速度與切削溫度曲線 超高速切削概念示意圖 第12頁，共97頁。超高速加工技術(shù)的定義與特征超高速加工技術(shù)是指采用超硬材料刀具和磨具，利用能可靠地實(shí)現(xiàn)高速運(yùn)動(dòng)的高精度、高自動(dòng)化和高

7、柔性的制造設(shè)備，以提高切削速度來達(dá)到提高材料切除率、加工精度和加工質(zhì)量的先進(jìn)加工技術(shù)第13頁，共97頁。不同加工工藝的切削速度范圍 各種材料的切削速度范圍 超高速加工技術(shù)的定義與特征第14頁，共97頁。超高速加工技術(shù)的定義與特征超高速加工技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益指標(biāo)是：在保證加工精度和加工質(zhì)量的前提下，將通常切削速度加工的加工時(shí)間減少90，同時(shí)將加工費(fèi)用減少50，以此衡量高切削速度的合理性第15頁，共97頁。超高速加工技術(shù)的定義與特征超高速加工技術(shù)主要包括超高速切削與磨削機(jī)理研究超高速主軸單元制造技術(shù)超高速進(jìn)給單元制造技術(shù)超高速加工用刀具與磨具制造技術(shù)超高速加工在線自動(dòng)檢測與控制技術(shù)等 第16頁，共97頁

8、。超高速加工技術(shù)的定義與特征超高速加工技術(shù)的特征切削力低 熱變形小 材料切除率高 高精度 減少工序 第17頁，共97頁。超高速加工技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用超高速加工技術(shù)的發(fā)展自從德國Salomon博士提出高速切削概念以來，高速切削加工技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了高速切削的理論探索、應(yīng)用探索、初步應(yīng)用、較成熟的應(yīng)用四個(gè)發(fā)展階段特別是20世紀(jì)80年代以來，各工業(yè)國家相繼投人大量的人力和財(cái)力進(jìn)行高速加工及其相關(guān)技術(shù)方面的研究開發(fā)，在大功率高速主軸單元、高加減速進(jìn)給系統(tǒng)、超硬耐磨長壽命刀具材料、切屑處理和冷卻系統(tǒng)、安全裝置以及高性能CNC控制系統(tǒng)和測試技術(shù)等方面均取得了重大的突破，為高速切削加工技術(shù)的推廣和應(yīng)用提供了基本

9、條件第18頁，共97頁。超高速加工技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用超高速加工技術(shù)的應(yīng)用高速切削加工目前主要用于汽車工業(yè)大批生產(chǎn)、難加工材料、超精密微細(xì)切削、復(fù)雜曲面加工等不同的領(lǐng)域航空工業(yè)是高速加工的主要應(yīng)用行業(yè)，飛機(jī)制造通常需切削加工長鋁合金零件、薄層腹板件等，直接采用毛坯高速切削加工，可不再采用鉚接工藝，從而降低飛機(jī)重量模具制造是高速加工技術(shù)的主要收益者。當(dāng)采用高轉(zhuǎn)速、高進(jìn)給、低切削深度的加工方法時(shí)，對淬硬鋼模具型腔加工可獲得較佳的表面質(zhì)量，可省去后續(xù)的電加工和手工研磨等工序第19頁，共97頁。超高速切削加工的特點(diǎn)通常把切削速度比常規(guī)高510倍以上的切削叫做超高速切削 超高速切削加工的優(yōu)越性有以下幾點(diǎn)：

10、加工效率高。高速切削加工比常規(guī)切削加工的切削速度高510倍 切削力小。高速切削加工切削力至少可降低30 熱變形小加工精度高、加工質(zhì)量好加工過程穩(wěn)定減少后續(xù)加工工序良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益第20頁，共97頁。超高速切削的關(guān)鍵技術(shù)超高速切削機(jī)床超高速切削機(jī)床是實(shí)現(xiàn)高速、超高速切削的必不可少的設(shè)備。超高速機(jī)床有以下五項(xiàng)基本要求：超高速的主軸部件快速響應(yīng)的數(shù)控系統(tǒng)快速的進(jìn)給部件動(dòng)、靜、熱剛度好的機(jī)床支承部件高壓大流量噴射的冷卻系統(tǒng)和安全裝置第21頁，共97頁。超高速切削的關(guān)鍵技術(shù)超高速的主軸部件在超高速數(shù)控機(jī)床中，幾乎無一例外地采用了主軸電機(jī)與機(jī)床主軸合二為一的結(jié)構(gòu)形式。即采用無外殼電機(jī)，將其空心轉(zhuǎn)子直接套

11、裝在機(jī)床主軸上，帶有冷卻套的定子則安裝在主軸單元的殼體內(nèi)，形成內(nèi)裝式電機(jī)主軸，簡稱電主軸超高速主軸單元包括主軸動(dòng)力源、主軸、軸承和機(jī)架四個(gè)主要部分，這四個(gè)部分構(gòu)成一個(gè)動(dòng)力學(xué)性能和穩(wěn)定性良好的系統(tǒng)超高速電主軸結(jié)構(gòu) 第22頁，共97頁。超高速切削的關(guān)鍵技術(shù)超高速的主軸部件這種電主軸和以前用于內(nèi)圓磨床的內(nèi)裝式電機(jī)主軸有很大的區(qū)別，主要表現(xiàn)在：有很大的驅(qū)動(dòng)功率和扭矩 ；有較寬的調(diào)速范圍 ；有一系列監(jiān)控主軸振動(dòng)、軸承和電機(jī)溫升等運(yùn)行參數(shù)的傳感器、測試控制和報(bào)警系統(tǒng)，以確保主軸超高速運(yùn)轉(zhuǎn)的可靠性與安全性 超高速主軸采用的軸承有滾動(dòng)軸承、氣浮軸承、液體靜壓軸承和磁浮軸承幾種形式第23頁，共97頁。超高速切削

12、的關(guān)鍵技術(shù)超高速機(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)超高速切削對數(shù)控系統(tǒng)的要求不斷提高，最基本的要求是保證高精度、高速度 為了適應(yīng)高速，要求單個(gè)程序段處理時(shí)間短為了在高速下保證加工精度，要有前饋和大量的超前程序段處理功能要求快速形成刀具路徑，此路徑應(yīng)盡可能圓滑，走樣條曲線而不是逐點(diǎn)跟蹤，少轉(zhuǎn)折點(diǎn)、無尖轉(zhuǎn)點(diǎn)程序算法應(yīng)保證高精度；碰到干擾能迅速調(diào)整，保持合理的進(jìn)給速度，避免刀具振動(dòng)等第24頁，共97頁。超高速切削的關(guān)鍵技術(shù)超高速機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)超高速切削在提高主軸速度的同時(shí)必須提高進(jìn)給速度，并且要求進(jìn)給運(yùn)動(dòng)能在瞬時(shí)達(dá)到高速和瞬時(shí)準(zhǔn)停等 超高速切削機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)不僅要能達(dá)到很高的進(jìn)給速度，還要求進(jìn)給系統(tǒng)具有大的加速度以及高

13、的定位精度 第25頁，共97頁。超高速切削的關(guān)鍵技術(shù)超高速機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)更先進(jìn)、更高速的直線電動(dòng)機(jī)已經(jīng)發(fā)展起來，它可以取代滾珠絲杠傳動(dòng)，提供更高的進(jìn)給速度和更好的加、減速特性直線電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是：控制特性好、增益大、滯動(dòng)小，在高速運(yùn)動(dòng)中保持較高位移精度；高運(yùn)動(dòng)速度，因?yàn)槭侵苯域?qū)動(dòng)，最大進(jìn)給速度可高達(dá)100180 m/min；高加速度，由于結(jié)構(gòu)簡單、質(zhì)量輕，可實(shí)現(xiàn)的最大加速度高達(dá)210g；無限運(yùn)動(dòng)長度；定位精度和跟蹤精度高，以光柵尺為定位測量元件，采用閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)，工作臺的定位精度高達(dá)0.10.01；起動(dòng)推力大(可達(dá)12000N)；由于無傳動(dòng)環(huán)節(jié)，因而無摩擦、無往返程空隙，且運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)第2

14、6頁，共97頁。超高速切削的關(guān)鍵技術(shù)超高速機(jī)床的支承部件超高速加工機(jī)床的支承制造技術(shù)是指超高速加工機(jī)床的支承構(gòu)件如床身、立柱、箱體、工作臺、底座、托板、刀架等的制造技術(shù)由于超高速加工機(jī)床同時(shí)需要高主軸轉(zhuǎn)速、高進(jìn)給速度、高加速度，又要求用于高精度的零部件加工，因而集“三高”(高速度、高精度、高剛度)于一身就成為超高速加工機(jī)床的最主要特征第27頁，共97頁。超高速切削的關(guān)鍵技術(shù)超高速機(jī)床的冷卻系統(tǒng)超高速加工時(shí)，必然產(chǎn)生大量的高溫?zé)崆行?，必須把它迅速從工作臺上弄走，避免導(dǎo)致機(jī)床、工件和刀具產(chǎn)生熱變形，以及妨礙切削加工的繼續(xù)進(jìn)行第28頁，共97頁。超高速切削的關(guān)鍵技術(shù)超高速切削的刀具系統(tǒng)超高速切削加工

15、刀具系統(tǒng)由刀具材料、刀具幾何角度與形狀、刀體結(jié)構(gòu)與刀片夾緊結(jié)構(gòu)、刀具與機(jī)床的聯(lián)結(jié)、刀具的冷卻及切屑的清除、刀具工況監(jiān)控等組成刀具系統(tǒng)具有如下特點(diǎn) 刀片在刀體上的定位夾緊牢固、安全，刀具與機(jī)床的聯(lián)結(jié)可靠 超高速切削加工的切削力隨著切削速度的提高而降低約30切削溫度隨著切削速度的提高而緩慢提高 刀具磨損主要由切削溫度、刀具切屑之間和刀具工件之間的相對速度決定的 超高速切削的刀具材料第29頁，共97頁。超高速切削的關(guān)鍵技術(shù)超高速切削的刀具材料 超高速切削加工要求刀具材料與被加工材料的化學(xué)親合力要小，并且具有優(yōu)異的機(jī)械性能、熱穩(wěn)定性、抗沖擊性和耐磨性涂層刀具材料。涂層刀具通過在刀具基體上涂覆金屬化合物

16、薄膜，以獲得遠(yuǎn)高于基體的表面硬度和優(yōu)良的切削性能金屬陶瓷刀具材料。金屬陶瓷具有較高的室溫硬度、高溫硬度及良好的耐磨性陶瓷刀具材料。陶瓷刀具材料主要有氧化鋁基和氮化硅基兩大類PCD刀具材料。 PCD是在高溫高壓條件下通過金屬結(jié)合劑(如Co等)將金剛石微粉聚合而成的多晶材料CBN刀具材料。CBN刀具具有極高的硬度及紅硬性，可承受高切削速度，適用于超高速加工鋼鐵類工件 第30頁，共97頁。超高速磨削的機(jī)理超高速切削機(jī)床磨削加工按砂輪線速度Vs的高低可分為普通磨削(Vs3040 m/s) 和高速磨削(Vs45 m/s) 兩類為了與20 世紀(jì)80 年代以前速度不超過80120 m/s 的一般高速磨削相區(qū)

17、別, 通常將速度為普通磨削速度5 倍以上(即Vs150 m/s) 的高速磨削稱為超高速磨削（Super-High Speed Grinding 或Ultra-High Speed Grinding）第31頁，共97頁。超高速磨削的特點(diǎn)大幅度提高磨削效率磨削力小 降低加工工件表面粗糙度 砂輪壽命延長 改善加工表面完整性 第32頁，共97頁。超高速磨削的關(guān)鍵技術(shù)超高速主軸高速磨削主軸上要有連續(xù)自動(dòng)動(dòng)平衡系統(tǒng)，以便能把動(dòng)不平衡引起的振動(dòng)降低到最小程度機(jī)電動(dòng)平衡系統(tǒng) 第33頁，共97頁。超高速磨削的關(guān)鍵技術(shù)超高速磨削砂輪超高速磨削用砂輪應(yīng)具有強(qiáng)度高、抗沖擊強(qiáng)度高、耐熱性好、微破碎性好、雜質(zhì)含量低等優(yōu)點(diǎn)

18、高速磨削砂輪的基體設(shè)計(jì)必須考慮高轉(zhuǎn)速時(shí)離心力的作用，并根據(jù)應(yīng)用場合進(jìn)行優(yōu)化高速砂輪的結(jié)構(gòu)和形狀優(yōu)化 第34頁，共97頁。超高速磨削的關(guān)鍵技術(shù)超高速磨削砂輪超高速砂輪的修整在磨削過程中，砂輪變鈍或由于磨損而失去正確的幾何形狀，必須進(jìn)行及時(shí)修整。修整分為整形和修銳兩個(gè)過程。整形是使砂輪達(dá)到要求的幾何形狀和精度。修銳就是使磨粒凸出結(jié)合劑，產(chǎn)生必要的容屑空間，使砂輪達(dá)到較佳的磨削能力常用的整形方法有車削法、磨削法、金剛石滾輪法，電火花和激光法等新的整形法也正在研究中第35頁，共97頁。超高速磨削的關(guān)鍵技術(shù)超高速磨削的磨削液及其注入系統(tǒng) 磨削液分為兩大類：油基磨削液和水基磨削液（包括乳化液）。油基磨削液

19、潤滑性優(yōu)于水基磨削液，但水基磨削液冷卻效果好 常用的磨削液注入方法有：手工供液法、澆注法、高壓噴射法、空氣擋板輔助截?cái)鄽饬鞣?、砂輪?nèi)冷卻法、利用開槽砂輪法等。為提高冷卻潤滑效果，通常將多種方法綜合使用 第36頁，共97頁。超精密加工技術(shù)第37頁，共97頁。超精密加工技術(shù)的技術(shù)范圍超精密加工機(jī)理超精密加工是從被加工表面去除一層微量的表面層，包括超精密切削、超精密磨削和超精密特種加工等。當(dāng)然，超精密加工也應(yīng)服從一般加工方法的普遍規(guī)律，但也有不少其自身的特殊性，如刀具的磨損、積屑瘤的生成規(guī)律、磨削機(jī)理、加工參數(shù)對表面質(zhì)量的影響等超精密加工的刀具、磨具及其制備技術(shù)包括金剛石刀具的制備和刃磨、超硬砂輪的

20、修整以及相應(yīng)的高精度、高剛度夾具的制備等是超精密加工的重要的關(guān)鍵技術(shù)超精密加工機(jī)床設(shè)備超精密加工對機(jī)床設(shè)備有高精度、高剛度、高的抗振性、高穩(wěn)定性和高自動(dòng)化的要求，具有微量進(jìn)給機(jī)構(gòu)第38頁，共97頁。超精密加工技術(shù)的技術(shù)范圍精密測量及補(bǔ)償技術(shù)超精密加工必須有相應(yīng)級別的測量技術(shù)和裝置，形成加工和檢測一體化。檢測有三種方法：離線檢測、在位檢測、在線檢測。目前，高精度的尺寸、形狀、位置精度可采用電子測微儀、電感測微儀、電容測微儀、自準(zhǔn)直儀、激光干涉儀來測量。表面粗糙度可用電感式、壓電晶體式表面形貌儀進(jìn)行接觸測量。表面應(yīng)力、表面微裂紋、表面變質(zhì)層深度缺陷可用X光衍射法、激光干涉法、超聲波法來測量嚴(yán)格的工

21、作環(huán)境超精密加工必須在超穩(wěn)定的工作環(huán)境下進(jìn)行，才能達(dá)到在精度和表面質(zhì)量上的技術(shù)參數(shù)，加工環(huán)境的極微小的變化都可能影響加工精度。因而，超精密加工必須具備各種物理效應(yīng)恒定的工作環(huán)境，工作環(huán)境的條件主要有溫度、濕度、凈化、防震等方面的要求，如恒溫室、凈化間、防振和隔振地基等；有時(shí)尚有噪聲、光、靜電、電磁、放射線等方面的特殊要求第39頁，共97頁。超精密加工的應(yīng)用與發(fā)展在超精密加工技術(shù)方面，美國是開展研究最早的國家，也是迄今處于世界領(lǐng)先地位的國家。早在50年代末，由于航天等尖端技術(shù)發(fā)展的需要，美國首先發(fā)展了金剛石刀具的超精密切削技術(shù)，并發(fā)展了相應(yīng)的空氣軸承主軸的超精密機(jī)床，用于加工激光核聚變反射鏡、戰(zhàn)

22、術(shù)導(dǎo)彈及載人飛船用球面非球面大型零件日本在用于聲、光、圖象、辦公設(shè)備中的小型、超小型電子和光學(xué)零件的超精密加工技術(shù)方面，是更加先進(jìn)和具有優(yōu)勢的，甚至超過了美國第40頁，共97頁。超精密加工的應(yīng)用與發(fā)展我國的超精密加工技術(shù)在70年代末期有了長足進(jìn)步，80年代中期出現(xiàn)了具有世界水平的超精密機(jī)床和部件。北京機(jī)床研究所是國內(nèi)進(jìn)行超精密加工技術(shù)研究的主要單位之一，研制出了多種不同類型的超精密機(jī)床、部件和相關(guān)的高精度測試儀器等 超精密加工技術(shù)發(fā)展趨勢是：向更高精度、更高效率方向發(fā)展；向大型化、微型化方向發(fā)展；向加工檢測一體化方向發(fā)展；機(jī)床向多功能模塊化方向發(fā)展；不斷探討適合于超精密加工的新原理、新方法、新

23、材料 第41頁，共97頁。超精密切削加工 超精密切削主要是指超精密金剛石刀具切削，例如加工各種鏡面等。超精密切削是一項(xiàng)內(nèi)容廣泛的新技術(shù)，它的加工精度和表面質(zhì)量是由所使用的機(jī)床設(shè)備、金剛石刀具、加工工藝、測量和誤差補(bǔ)償技術(shù)、操作者的水平以及環(huán)境條件來決定的。金剛石刀具是其中非常重要的一項(xiàng)，它是精密超精密切削的關(guān)鍵金剛石刀具超精密加工技術(shù)，主要應(yīng)用于兩個(gè)方面：單件的大型超精密零件的切削加工和大量生產(chǎn)的中小型零件的超精密加工技術(shù) 第42頁，共97頁。超精密切削加工 超精密切削對刀具的要求極高的硬度、耐用度和彈性模量，以保證刀具有很長的壽命和很高的尺寸耐用度刃口能磨得極其鋒銳，刃口半徑值極小，能實(shí)現(xiàn)超

24、薄的切削厚度刀刃無缺陷，因切削時(shí)刃形將復(fù)印在加工表面上，而不能得到超光滑的鏡面與工件材料的抗粘結(jié)性好、化學(xué)親和性小、摩擦因數(shù)低，能得到極好的加工表面完整性第43頁，共97頁。超精密切削加工 金剛石刀具的性能特征具有極高的硬度能磨出及其鋒銳的刃口，且切削刃沒有缺口、崩刃等現(xiàn)象 熱化學(xué)性能優(yōu)越，具有導(dǎo)熱性能好，與有色金屬間的摩擦因數(shù)低、親和力小的特征 耐磨性好，刀刃強(qiáng)度高 第44頁，共97頁。超精密切削加工 刀刃半徑對加工質(zhì)量的影響刀刃刃口半徑越小，刀刃鋒銳度越好。實(shí)際生產(chǎn)中，刀刃鋒銳度對加工質(zhì)量有很大的影響，經(jīng)實(shí)驗(yàn)和生產(chǎn)證明，它主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：刀刃鋒銳度越好，加工表面粗糙度值越小刀刃鋒銳

25、度越好，切削變形和切削力越小刀刃鋒銳度越好，切削表面層的冷硬現(xiàn)象和組織位錯(cuò)現(xiàn)象越小刀刃鋒銳度越好，加工表面殘留應(yīng)力越小第45頁，共97頁。超精密磨削加工 超精密磨削，是指加工精度達(dá)到或高于 、表面粗糙度低于 的一種亞微米級加工方法，并正向納米級發(fā)展超精密磨削的關(guān)鍵在于砂輪的選擇、砂輪的修整、磨削用量和高精度的磨削機(jī)床 磨削加工可分為砂輪磨削、砂帶磨削，以及研磨、珩磨和拋光等加工方法第46頁，共97頁。超精密磨削加工 超精密磨削砂輪 在超精密磨削中所使用的砂輪，其材料多為金剛石、立方氮化硼磨料，因其硬度極高，故一般稱為超硬磨料砂輪 第47頁，共97頁。超精密磨削加工 超精密磨削砂輪 超精密磨削砂

26、輪的修整在線電解修整法（Electrolytic in-Process Dressing， ELID）。 砂輪通過電刷接電源正極, 根據(jù)砂輪的形狀制造一個(gè)導(dǎo)電性能良好的電極接電源的負(fù)極, 電極與砂輪表面之間有一定的間隙, 從噴嘴中噴出的具有電解作用的磨削液進(jìn)入該間隙后, 在電流的作用下, 砂輪的金屬基體作為陽極被電解, 使砂輪中的磨粒露出表面, 形成一定的出刃高度和容屑空間, 隨著電解過程的進(jìn)行, 在砂輪表面逐漸形成一層鈍化膜, 阻止電解過程的繼續(xù)進(jìn)行, 使砂輪損耗不致太快。當(dāng)砂輪表面的磨粒磨損后, 鈍化膜被工件材料刮擦去除繼續(xù)進(jìn)行, 以對砂輪表面進(jìn)一步修整第48頁，共97頁。超精密磨削加工

27、電火花修整法（Electric Spark Dressing）。將電源的正、負(fù)極分別接于被修整超硬磨料砂輪和修整器(石墨電極)，其原理是電火花放電加工。電火花整形過程中，鐵基結(jié)合劑砂輪與工具電極間產(chǎn)生的電火花放電脈沖在砂輪表面形成放電凹坑。在重復(fù)放電過程中，放電凹坑相互重疊，逐漸將砂輪修整到所需形狀第49頁，共97頁。超精密磨削加工 激光修銳技術(shù)（Laser Assisted Dressing）利用光學(xué)系統(tǒng)把激光束聚焦成極小的光斑作用于砂輪表面，可在極短的時(shí)間內(nèi)使砂輪局部表面的材料熔化或氣化。用激光修整超硬磨料砂輪時(shí)，如果激光功率密度足夠高，可同時(shí)去除砂輪表面的磨粒和結(jié)合劑，通過控制砂輪的運(yùn)動(dòng)

28、參數(shù)，使砂輪獲得精確的幾何形狀，達(dá)到整形的目的第50頁，共97頁。超精密磨削加工 磨削速度和磨削液金剛石砂輪磨削速度一般不能很高，根據(jù)磨削方式、砂輪結(jié)合劑和冷卻情況的不同，其磨削速度為1230ms。磨削速度太低，單顆磨粒的切屑厚度過大，不但使工件表面粗糙度值增加，而且也使金剛石砂輪磨損增加；磨削速度提高，可使工件表面粗糙度值降低，但磨削溫度將隨之升高，而金剛石的熱穩(wěn)定性只有700800，因此金剛石砂輪的磨損也會(huì)增加。所以，應(yīng)根據(jù)具體情況選擇合適磨削速度 磨削液被分為油性液和水溶性液兩大類，油性液主要成分是礦物油，其潤滑性能好，主要有全損耗系統(tǒng)油（機(jī)油）、煤油、輕質(zhì)柴油等；水溶性液主要成分是水，

29、其冷卻性能好，主要有乳化液、無機(jī)鹽水溶液、化學(xué)合成液等第51頁，共97頁。超精密研磨、拋光加工 研磨時(shí)，研具在一定的壓力下與加工面作復(fù)雜的相對運(yùn)動(dòng)。研具和工件之間的磨粒和研磨劑在相對運(yùn)動(dòng)中，分別起機(jī)械切削作用和物理、化學(xué)作用，使磨粒能從工作表面上切去極微薄的一層材料。從而得到極高尺寸精度和精確的表面拋光也和研磨一樣，是將研磨劑擦抹在拋光器上對工件進(jìn)行拋光加工 第52頁，共97頁。超精密特種加工 激光束加工激光加工是一種利用材料在激光聚焦照射下瞬時(shí)急劇熔化和氣化，并產(chǎn)生很強(qiáng)的沖擊波，使被熔化的物質(zhì)爆炸式地噴濺來實(shí)現(xiàn)材料去除的加工技術(shù)固體激光器的結(jié)構(gòu)示意圖 第53頁，共97頁。超精密特種加工 電子

30、束加工電子束加工是在真空條件下，利用電子槍中產(chǎn)生的電子經(jīng)加速、聚焦后形成的能量密度極高的電子束流，以極高的速度轟擊到工件被加工部位極小面積上，在極短時(shí)間（幾分之一微秒）內(nèi)，其能量大部分轉(zhuǎn)換為熱能，導(dǎo)致該部位的材料達(dá)到攝氏幾千度以上的高溫，從而引起材料的局部熔化或氣化，被真空系統(tǒng)抽走；或者利用能量密度較低的電子束轟擊高分子材料，使它的分子鏈切斷或重新聚合，從而使高分子材料的化學(xué)性質(zhì)和分子量產(chǎn)生變化，進(jìn)行加工第54頁，共97頁。超精密特種加工 離子束加工在真空條件下，將離子源產(chǎn)生的離子束經(jīng)過加速聚焦，使之打擊到工件表面，從而對工件進(jìn)行加工。 離子束加工按照其所利用的物理效應(yīng)和達(dá)到的目的不同，可以分

31、為四類，即利用離子撞擊效應(yīng)和濺射效應(yīng)的離子刻蝕、離子濺射沉積、離子鍍以及利用注入效應(yīng)的離子注入。前兩種屬于成形加工，后兩種屬于特殊表面層制備 第55頁，共97頁。超精密加工機(jī)床設(shè)備 超精密加工機(jī)床應(yīng)具有：高精度、高剛度、高穩(wěn)定性、高自動(dòng)化的特征 精密主軸部件超精密機(jī)床的主軸廣泛采用液體靜壓軸承和空氣靜壓軸承典型液體靜壓軸承主軸結(jié)構(gòu)原理圖 第56頁，共97頁。超精密加工機(jī)床設(shè)備 床身和精密導(dǎo)軌床身是機(jī)床的基礎(chǔ)部件，應(yīng)具有抗振衰減能力強(qiáng)、熱膨脹系數(shù)低、尺寸穩(wěn)定性好的要求超精密機(jī)床導(dǎo)軌部件要求有極高的直線運(yùn)動(dòng)精度，不能有爬行，導(dǎo)軌偶合面不能有磨損，因而液體靜壓導(dǎo)軌、氣浮導(dǎo)軌和空氣靜壓導(dǎo)軌，均具有運(yùn)動(dòng)

32、平穩(wěn)、無爬行、摩擦因數(shù)接近于零的特點(diǎn)，在超精密機(jī)床中得到廣泛的使用第57頁，共97頁。超精密加工機(jī)床設(shè)備 微量進(jìn)給裝置 高精度微量進(jìn)給裝置是超精密機(jī)床的一個(gè)關(guān)鍵裝置，它對實(shí)現(xiàn)超薄切削、高精度尺寸加工和實(shí)現(xiàn)在線誤差補(bǔ)償有著十分重要的作用。目前，高精度微量進(jìn)給裝置分辨率已可達(dá)到0.0010.01微量進(jìn)給裝置有機(jī)械或液壓傳動(dòng)式、彈性變形式、熱變形式、流體膜變形式、磁致伸縮式、壓電陶瓷式等多種結(jié)構(gòu)形式第58頁，共97頁。微細(xì)加工技術(shù) 第59頁，共97頁。微機(jī)械概述 微機(jī)械概念微機(jī)械在美國常稱之為微型機(jī)電系統(tǒng)(Micro Electro-Machanical Systems，MEMS)，在日本稱為微機(jī)械

33、(Micromachine)，而在歐洲則稱為微系統(tǒng)(Micro-System) 微機(jī)械按其尺寸特征可以分為：110mm的微小機(jī)械；11mm的微機(jī)械；1nm1的納米機(jī)械第60頁，共97頁。微機(jī)械概述 微機(jī)械基本特征 體積小，精度高，重量輕性能穩(wěn)定，可靠性高 能耗低，靈敏度和工作效率高 多功能和智能化 適用于大批量生產(chǎn)，制造成本低 第61頁，共97頁。微機(jī)械概述 微機(jī)械的研究內(nèi)容理論基礎(chǔ)微電子學(xué)、微機(jī)械學(xué)、微光學(xué)、微動(dòng)力學(xué)、微流體力學(xué)、微熱力學(xué)、微摩擦學(xué)、微結(jié)構(gòu)學(xué)和微生物學(xué)等共同構(gòu)成了微機(jī)械研究的理論基礎(chǔ)技術(shù)基礎(chǔ)微機(jī)械涉及的基本技術(shù)主要有：微機(jī)械設(shè)計(jì)、微機(jī)械材料、微細(xì)加工、微裝配與封裝、集成技術(shù)、

34、微測量、微能源、微系統(tǒng)控制等第62頁，共97頁。微機(jī)械概述 微機(jī)械的研究內(nèi)容應(yīng)用研究微型傳感器 微型執(zhí)行器 微型光機(jī)電器件和系統(tǒng) 微型機(jī)器人 微型飛行器 微型動(dòng)力系統(tǒng) 第63頁，共97頁。微細(xì)加工技術(shù) 微細(xì)加工(microfabrication)是指加工尺度為微米級范圍的加工方式制造微機(jī)械常采用的微細(xì)加工又可以進(jìn)一步分為微米級微細(xì)加工(micro-fabrication)，亞微米級微細(xì)加工(sub-micro-fabrication)和納米級微細(xì)加工(nano-Micro- fabrication)等第64頁，共97頁。微細(xì)加工技術(shù) 從基本加工類型看，微細(xì)加工可大致分四類：分離加工將材料的某一

35、部分分離出去的加工方式，如分解、蒸發(fā)、濺射(可去除材料，也可增加材料)、破碎等接合加工同種或不同材料的附和加工或相互結(jié)合加工，如蒸鍍、淀積、摻入、生長、黏結(jié)等變形加工使材料形狀發(fā)生改變的加工方式，如塑性變形加工、流體變形加工等材料處理或改性，如一些熱處理或表面改性等第65頁，共97頁。微細(xì)加工技術(shù)的特點(diǎn)從加工對象上看，微細(xì)加工不但加工尺度極小，而且被加工對象的整體尺寸也很微小由于微機(jī)械對象的微小性和脆弱性，僅僅依靠控制和重復(fù)宏觀的加工相對運(yùn)動(dòng)軌跡達(dá)到加工目的，已經(jīng)很不現(xiàn)實(shí)。必須針對不同對象和加工要求，具體考慮不同的加工方法和手段微細(xì)加工在加工目的、加工設(shè)備、制造環(huán)境、材料選擇與處理、測量方法和

36、儀器等方面都有其特殊要求第66頁，共97頁。微細(xì)加工技術(shù) 超微機(jī)械加工用超小型精密金屬切削機(jī)床和電火花、線切割等加工方法，制作毫米級尺寸以下的微機(jī)械零件是一種三維實(shí)體加工技術(shù)，加工材料廣泛；但多是單件加工，單件裝配，費(fèi)用較高微細(xì)切削加工適合所有金屬、塑料及工程陶瓷材料，切削方式有車削、銑削、鉆削等微型超精密加工機(jī)床結(jié)構(gòu)示意圖 第67頁，共97頁。微細(xì)加工技術(shù) 光刻加工光刻(photo lithography) ，源于微電子的集成電路制造，是在微機(jī)械制造領(lǐng)域應(yīng)用較早并仍被廣泛采用且不斷發(fā)展的一類微細(xì)加工方法光刻加工是用照相復(fù)印的方法將光刻掩模上的圖形印刷在涂有光致抗蝕劑的薄膜或基材表面，然后進(jìn)行

37、選擇性腐蝕，刻蝕出規(guī)定的圖形所用的基材有各種金屬、半導(dǎo)體和介質(zhì)材料。光致抗蝕劑俗稱光刻膠或感光劑，是一種經(jīng)光照后能發(fā)生交聯(lián)、分解或聚合等光學(xué)反應(yīng)的高分子溶液第68頁，共97頁。微細(xì)加工技術(shù) 氧化，使硅晶片表面形成一層 氧化層涂膠，在 氧化層表面涂布一層光致抗蝕劑 曝光，在光刻膠層面上加掩模，然后用紫外線等方法曝光顯影，曝光部分通過顯影而被溶解除去腐蝕，將加工對象浸入氫氟酸腐蝕液，使未被光刻膠覆蓋的部分被腐蝕掉去膠，腐蝕結(jié)束后，光致抗蝕劑就完成了它的作用，此時(shí)要設(shè)法將這層無用的膠膜去除擴(kuò)散，即向需要雜質(zhì)的部分?jǐn)U散雜質(zhì)，以完成整個(gè)光刻加工過程第69頁，共97頁。微細(xì)加工技術(shù) 刻蝕技術(shù)刻蝕技術(shù)(et

38、ching technology)通常分為等向刻蝕和異向刻蝕。等向刻蝕是在任何方向上刻蝕速度均等的加工，可以制造任意橫向幾何形狀的微形結(jié)構(gòu)，高度一般僅為幾微米，僅限于制造平面型結(jié)構(gòu)。而制造微機(jī)械需要深度達(dá)幾百個(gè)微米，縱橫比或深孔比較大能夠形成三維空間結(jié)構(gòu)的刻蝕技術(shù)，故需采用異向刻蝕技術(shù)。它是一種在特定方向上刻蝕速度大，其它方向上幾乎不發(fā)生刻蝕加工方法第70頁，共97頁。微細(xì)加工技術(shù) LIGA技術(shù) LIGA是德文的平版印刷術(shù)(Lithographie)，電鑄成形(Galvanoformung)和注塑或模塑(Abformung)的縮寫 LIGA技術(shù)在制作很厚的微機(jī)械結(jié)構(gòu)方面有著獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，是一般常

39、規(guī)的微電子工藝無法替代的，它極大地?cái)U(kuò)大了微結(jié)構(gòu)的加工能力，使得原來難以實(shí)現(xiàn)的微機(jī)械能夠制造出來。但缺點(diǎn)是它所要求的同步輻射源比較昂貴、稀少，致使應(yīng)用受到限制，難以普及。后來出現(xiàn)了所謂的準(zhǔn)LIGA技術(shù)，它是用紫外光源代替同步輻射源，雖然不具備和LIGA技術(shù)相當(dāng)?shù)纳疃然驅(qū)捝畋取５?，它涉及的是常?guī)的設(shè)備和加工技術(shù)，這些技術(shù)更容易實(shí)現(xiàn)第71頁，共97頁。微細(xì)加工技術(shù) 微細(xì)加工技術(shù)的發(fā)展與趨勢 加工方法的多樣化。微細(xì)加工技術(shù)是從兩個(gè)領(lǐng)域延伸發(fā)展起來的：一是用傳統(tǒng)的機(jī)械加工和電加工，研究其小型化和微型化的加工技術(shù)；另一是在半導(dǎo)體光刻加工和化學(xué)加工等高集成、多功能化微細(xì)加工的基礎(chǔ)上提高其去除材料的能力，使

40、其能制作出實(shí)用的微型零件的機(jī)器加工材料的多樣化。加工材料從單純的硅向著各種不同類型的材料發(fā)展，如玻璃、陶瓷、樹脂、金屬及一些有機(jī)物 提高微細(xì)加工的經(jīng)濟(jì)性。從加工規(guī)模由單件向批量生產(chǎn)發(fā)展，加工方式從手工操作向自動(dòng)化發(fā)展 加快微細(xì)加工的機(jī)理研究。建立微觀世界的數(shù)學(xué)模型、力學(xué)模型和分析方法，奠定微機(jī)械的基礎(chǔ)理論 第72頁，共97頁。第五節(jié)快速原型制造技術(shù) RPM的概念 RPM的工藝方法 RPM的應(yīng)用第73頁，共97頁。一、 RPM的概念 RPM技術(shù)的研究及應(yīng)用現(xiàn)狀 快速原型制造技術(shù)(Rapid Prototyping Manufacturing，RPM)于上世紀(jì)80年代在美國問世，美國3D Syst

41、ems創(chuàng)始人Cahrles Hull于1984年設(shè)計(jì)了世界上第一個(gè)基于離散/堆積原理的RP裝置，RP技術(shù)目前并朝著快速制造（Rapid Manufacturing,RM）方向發(fā)展。美國、日本及歐洲發(fā)達(dá)國家已將快速成形技術(shù)應(yīng)用于航空、宇航、汽車、通訊、醫(yī)療、電子、家電、玩具、軍事裝備、工業(yè)造型(雕刻)、建筑模型、機(jī)械行業(yè)等。 第74頁，共97頁。一、 RPM的概念 RPM的技術(shù)原理及特點(diǎn)幾種目前普遍存在的成形方式 去除成形。這類制造工藝是以金屬切削工藝和特種加工工藝為代表，包括零件的傳統(tǒng)制造方法：車、銑、刨、磨、鏜、鉆等工藝和特種加工：激光加工、線切割、電火花等，都是采用在原始材料上通過不同的方

42、法去除一部分多余的材料，從而達(dá)到設(shè)計(jì)所要求的形狀、尺寸和公差。這種成形方法稱為去除成形（Dislodge Forming）方法 第75頁，共97頁。一、 RPM的概念 受迫成形。該工藝方法利用材料的塑性，將半固化的流體材料通過模具或壓力的作用下，定型成各種形狀與尺寸的零件。該工藝成形以熱加工形式為主，其在成形過程中體積不發(fā)生明顯的變化，因此又稱為凈尺寸成形（Net Forming）。典型的工藝方法有鑄造、鍛造、粉末冶金、擠壓、注塑、吹塑等。 第76頁，共97頁。一、 RPM的概念 添加成形。該制造工藝在成形思想上有了較大的突破，與第一種成形方法中的減法相對應(yīng)，其采用的是加法，因此稱為添加成形（

43、Adding Forming），它充分利用計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)模型和自動(dòng)成形系統(tǒng)相結(jié)合，采用材料添加的方法分層制造零件，可制造各種形狀復(fù)雜的零件，制造周期大大縮短、材料利用率高，在制造過程中不產(chǎn)生力，能量消耗較低。該工藝方法經(jīng)不斷發(fā)展和完善，形成了目前各式各樣的快速制造方法?？焖俪尚危≧apid Prototyping , RP）技術(shù)是當(dāng)今世界上飛速發(fā)展的制造技術(shù)之一，它是用材料逐層逐點(diǎn)堆積出零件的一種快速制造方法。 第77頁，共97頁。一、 RPM的概念 RPM的原理RPM技術(shù)是集CAD技術(shù)、數(shù)控技術(shù)、材料科學(xué)、機(jī)械工程、電子技術(shù)和激光技術(shù)等技術(shù)于一體的綜合技術(shù)，是實(shí)現(xiàn)從零件設(shè)計(jì)到三維實(shí)體原型制造的一

44、體化系統(tǒng)技術(shù)，它采用軟件離散一材料堆積的原理實(shí)現(xiàn)零件的成形過程，其原理如圖所示。 第78頁，共97頁。一、 RPM的概念 零件CAD數(shù)據(jù)模型的建立 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換文件的生成 由三維造型系統(tǒng)將零件CAD數(shù)據(jù)模型轉(zhuǎn)換成一種可被快速成形系統(tǒng)所能接受的數(shù)據(jù)文件，分層切片分層切片處理是根據(jù)成形工藝要求，按照一定的離散規(guī)則將實(shí)體模型離散為一系列有序的單元，按一定的厚度進(jìn)行離散（分層），層片信息處理根據(jù)每個(gè)層片的輪廓信息，進(jìn)行工藝規(guī)劃，選擇合適成形參數(shù)，自動(dòng)生成數(shù)控代碼?？焖俣逊e成形快速成形系統(tǒng)根據(jù)切片的輪廓和厚度要求，用片材、絲材、液體或粉末材料制成所要求的薄片，通過一片片的堆積，最終完成三維形體原型的制備。圖

45、3-23 RPM的工藝流程第79頁，共97頁。一、 RPM的概念 RPM的技術(shù)原理及特點(diǎn)RPM的特點(diǎn)制造過程柔性化 技術(shù)的高度集成化設(shè)計(jì)制造一體化產(chǎn)品開發(fā)快速化制造自由成形化 材料使用廣泛性第80頁，共97頁。一、 RPM的概念 RPM的技術(shù)原理及特點(diǎn)RPM的效益 從設(shè)計(jì)和工程角度出發(fā)，增加零件復(fù)雜性,無需受時(shí)間和成本的限制從制造角度出發(fā)，減少設(shè)計(jì)、加工、檢驗(yàn)的工具 從市場和用戶角度出發(fā)，減少風(fēng)險(xiǎn),無需預(yù)測幾年后市場的動(dòng)態(tài)第81頁，共97頁。一、 RPM的概念 RPM的發(fā)展趨勢 面向制造的RPM研制更適合于RPM的新型材料 RPM技術(shù)的智能化桌面化的RPM制造系統(tǒng)(Desktop Manufa

46、cture System) 網(wǎng)絡(luò)化的RPM技術(shù) 開發(fā)功能強(qiáng)大的RPM軟件 生長成形(Growth Forming) 第82頁，共97頁。二、 RPM的工藝方法 RPM工藝方法的分類按成形所采用的原材料分類 液體的光、熱聚合與固化 固體粉末的燒結(jié)與粘結(jié) 固態(tài)絲、線材的融化 固態(tài)膜、片材的粘結(jié) 第83頁，共97頁。二、 RPM的工藝方法 RPM工藝方法的分類按制造工藝原理分類立體光刻（Stereo Lithography Apparatus, SLA）層合實(shí)體制造（Laminated Object Manufacturing，LOM） 選擇性激光燒結(jié)（Select Laser Sintering，

47、SLS） 熔融沉積造型（Fused Deposition Modeling ,FDM） 三維打印制造（Three Dimensional Printing,3DP） 焊接成形（Welding Forming） 其他技術(shù) 第84頁，共97頁。二、 RPM的工藝方法 層合實(shí)體制造(LOM) 層合實(shí)體制造又稱分層實(shí)體造型、分層物件制造等。層合實(shí)體制造LOM是幾種最成熟的快速成形制造技術(shù)之一。 LOM工藝只需在片材上切割出零件截面的輪廓，而不用掃描整個(gè)截面。因此成形厚壁零件的速度較快，易于制造大型零件。 LOM工藝采用的材料有紙、金屬箔、塑料膜、陶瓷膜等，除了制造模具、模型外，還可以直接制造結(jié)構(gòu)件或功

48、能件。但由于材料薄膜厚度有限未經(jīng)處理的側(cè)表面不夠光潔，需要進(jìn)行再處理，如打磨、拋光、噴漆等。另外，當(dāng)采用的金屬片的厚度太薄時(shí)，所形成的零件的力學(xué)性能也會(huì)受到很大的影響。圖3-24 LOM工藝原理圖 第85頁，共97頁。二、 RPM的工藝方法 選擇性激光燒結(jié)法(SLS) SLS工藝是采用粉末狀材料成形的。用激光束在計(jì)算機(jī)的控制下有選擇地進(jìn)行燒結(jié)，被燒結(jié)部分固化在一起構(gòu)成了零件的實(shí)心部分。SLS的優(yōu)點(diǎn)有：材料豐富，理論上可采用任何加熱時(shí)粘度降低的粉末材料；工藝簡單；制造精度高；制造成本低可制作復(fù)雜形狀零件。缺點(diǎn)是成形速度較慢，由于粉末鋪層密度低會(huì)導(dǎo)致精度較低和強(qiáng)度較低。 圖3-25 SLS工藝原理

49、圖 第86頁，共97頁。二、 RPM的工藝方法 立體光刻（SLA）立體光刻又稱立體印刷成形、立體印刷、光敏液相固化、立體造型等 。1988年美國3D System公司推出世界上第一臺商品化樣機(jī)SLA一1 激光成形機(jī)中的激光束按數(shù)控指令掃描，使盛于容器內(nèi)的液態(tài)光敏樹脂逐層固化并粘結(jié)在一起。SLA特點(diǎn)：可成形任意復(fù)雜形狀的零件；成形精度高；材料利用率高，性能可靠。SLA法工藝適用于產(chǎn)品外形評估、功能試驗(yàn)、快速制造電極和各種快速經(jīng)濟(jì)模具；不足之處是所需設(shè)備及材料價(jià)格昂貴，光敏樹脂有一定毒性，不符合綠色制造趨勢。 圖3-26 SLA工藝原理圖第87頁，共97頁。二、 RPM的工藝方法 熔融沉積造型(FDM) 熔融沉積制造又稱為熔化堆積法、熔融擠出成模、熔融沉積陶瓷等。FDM是由計(jì)算機(jī)根據(jù)